Az egyes cellák modulokká vagy csomagokká való összekapcsolása az úgynevezett gyűjtősín hegesztéssel történik. Itt az áramot vezető sínt nevezzük gyűjtősínnek. A prizmatikus cellák, ill. cellamodulok azonos anyagokkal (Al/Al vagy Cu/Cu), de vegyes kapcsolatokkal (pl. Al/Cu) is összekapcsolhatók. Közben fontos, hogy a csatlakozások mechanikusan fixek legyenek, mivel a járműben vibrációknak és hőnek vannak kitéve. Egyidejűleg az elektromos csatlakozást a legalacsonyabb ellenállással kell tartósan biztosítani. Ezenkívül a hegesztési folyamat alatt a lehető legkevesebb fröccsenés keletkezhet. A reprodukálhatóság, a minimális hőbevitel, valamint a meghatározott beolvadási mélység is fontos szerepet játszik.

A kihívás: nagy teljesítményű lítium-ion akkumulátorok gazdaságos, valamint folyamatbiztos gyártása az elektromobilitáshoz
Elektromos autók gyártásához ma majdnem kizárólag lítium-ion akkumulátorokat használnak. Az olyan alternatív összetételek, mint a szilárd anyag akkumulátorok vagy más vegyi komponensek eddig még nem érték el a szükséges ipari érettséget.
A lítium-ion akkumulátorok gyártása nagyon körülményes és érzékeny folyamat, amely magas anyag- és energiaköltségekkel jár. Ezért a gyártási folyamatnak nagyon hatékonyan magas darabszámokkal és a legkevesebb selejttel kell történnie. Az akkumulátor ágazat legfőbb célja a nagyfokú gravimetrikus energiasűrűség (Wh/kg), és így nagy Milage (hatótávolság) elérése, amely közvetlenül az elektromos autók hatótávolságában látszódik. Ezenfelül olyan akkumulátorcellákat kell fejleszteni és gyártani, amelyek megfelelnek az autóipar magas követelményeinek a biztonság, teljesítmény és élettartam tekintetében. A lézer szerszámként a folyamatbiztonság, precízió és teljesítőképesség tekintetében verhetetlen előnyöket kínál.
Különböző cellatípusok, azonos alkalmazások
Az elektromobilitásban három lítium-ion akkumulátor típus, ill. formátum használatos. Minden típus működési elve lényegében azonos. A fő különbségek a felépítésben, a követelményekben és a használt anyagokban vannak.
Hol használják a lézert az akkumulátorcellák gyártásánál?
Kiválasztott kulcsfontosságú alkalmazások a folyamatláncon belül a prizmatikus cella példáján keresztül
Az akkumulátor fóliák vágásánál két alkalmazási terület van. Egyrészt a „slitting“; a folyamatos hosszanti vágás, ill. a Motherhcoils részei (egy- vagy kétoldalon bevont elektróda fólia). Ezt több Subcoils-ra (részre) vágják. A lézer közben fix pozícióban van; a fólia tekercsről tekercsre folyamatosan áthalad a lézersugáron.
A második alkalmazási terület a rétegelt elektróda fólia kontúr vágása. Közben a Coil elektródákat (anódok/katódok) a szükséges formára és darabszámra vágják. A szkenneroptikával és a mozgó tengelyekkel vagy további lézerekkel kombinálva a szkennelési mező növeléséhez a lézer az elektróda fóliát a kívánt formára vágja. A sebesség kontúr vágásnál több mint 1 m/s. A fóliavastagság (fólia és kétoldali bevonat aktív anyaggal) 100 és 250 µm között mozog. Mindkét alkalmazásnál a TRUMPF lézerek megfelelnek az akkumulátorgyártók magas követelményeinek a vágási sebesség, hőhatásövezet, sorjaképződés, valamint a szemcseméret és fröcskölés szempontjából.
Az elektróda fóliák nagyon vékony réz- és alumínium fóliák (6-14 µm vastag), amelyek vivőfóliaként szolgálnak az aktív anyaghoz anódként és katódként. A fóliákat rakásként vagy tekercsként a mindenkori érintkező felületen (30-60 réteg) egy-egy anódhoz vagy katódhoz hegesztik. A lézereinkkel az egyoldali hozzáférés a munkadarabhoz biztosított. A több mint 60 fóliából álló rakást így megbízhatóan és a minimális fröcsköléssel lehet hegeszteni.
A TRUMPF lézerek az elektróda csomaggal felszerelt, prizmatikus akkumulátor burkolatot (Can) lezárják a készülék fedelével (Cap) 1,0-1,8 mm média-tömören, amely rendszerint egy mélyhúzott akkumulátor burkolatból (0,6 - 0,8 mm falvastagság) áll – pórusok, repedések vagy nemkívánatos varrat domborulat nélkül. A State-of-the-art a hegesztési folyamat tengelyvezérelt fix optikával 10-12 m/perces hegesztési sebességgel. A TRUMPF BrightLineWeld technológia kevés fröccsenéssel járó hegesztésről és a legnagyobb folyamatbiztonságról gondoskodik. A PFO szkenneroptikával és érzékelőkkel kapcsolatban rendkívül dinamikus megoldás lehetséges több mint 25 m/perces hegesztési sebességgel.
Az akkumulátormodulok több összekapcsolt akkumulátorcellából egy teljesítményegységhez egy modul burkolatban. A modul burkolat az alkalmazott cella formátum szerint más funkciót tölt be. Itt rendszerint alumíniumötvözeteket és részben nemesacélokat használnak, amelyek közepes és erős szakítószilárdsággal rendelkeznek. A Highpower IR lézereink ezeket repedés- és torzulásmentesen a legnagyobb szilárdsággal hegesztik.
Az akkumulátorcelláknál, ill. -moduloknál számos alkalmazás létezik a lézerrel való tisztításhoz és struktúráláshoz. Ez az elektródák szintjén kezdődik, ahol az aktív anyag részben eltávolításra és struktúrálásra kerül, és az akkumulátorok cella- vagy modul burkolatánál ér véget, ahol a felületek a jobb tapadásért érdesítésre kerülnek, vagy a szigetelőlakk, a savfoltok és oxidrétegek eltávolításra kerülnek. Itt a rövid és ultrarövid impulzusú lézereink teljes teljesítmény-portfólióját használják.
A TRUMPF jelölőlézerek az érzékeny akkumulátorcellákat és a burkolatukat precízen és teljesen érintésmentesen feliratozzák. Így például a fekete jelöléssel (Black Marking) minden komponens nagy kontraszttal és jól olvashatóan a legnagyobb korrózióállósággal feliratozható. Ezen hosszú élettartam az alapvetően megkövetelt visszakövethetőségnek és az alkatrészek dokumentációjának előfeltétele is.
- Soft connector hegesztése
- Seal pin hegesztése
- Burst plate hegesztése
- Terminál hegesztése
- Pouch cellák fül hegesztése
- CanCaps pre-welding (összefűzés)
- Töltöttségi állapot érzékelők hegesztése
- Cu-Al csatlakozások hegesztése
A TRUMPF az Ön partnereként
Zöld hullámhosszú lézer Cu anyagok hegesztéséhez, sugárformázás (BrightLine Weld) alumínium és réz fröccsenés- és pórusmentes hegesztéséhez vagy speciális érintkezők minőségbiztosításhoz és folyamatfelügyelethez – a TRUMPF számtalan innovatív gyártási megoldást kínál az akkumulátorcellák gyártásához. Közben Ön a technológiai csomagjainkból profitál, amely a sugárforrások, optikák, érzékelők és alkalmazás tudás nagy választékát tartalmazza.
A TRUMPF BrighLine Weld technológia a kulcs a Busbars, Softconnector-ok, Can-Cap-ok vagy Modulhousing-ok Highpower IR lézerekkel való minimális fröccsenéssel járó lézerhegesztéséhez. Ezenfelül a TruDisk lézereink zöld hullámhosszal olyan fokozottan tükröződő anyagokhoz alkalmas mint pl. a réz – 2 kW cw vagy impulzus 400 W közepes teljesítményig. Így meghatározott és állandó beolvadási mélységek realizálhatók, és ismételhető eljárásokról gondoskodnak. A hővezető hegesztésnél Ön ezenkívül a munkadarabba való minimális hőbevitelből profitál. Az érzékelőinket (VisionLine, OCT és beolvadási mélységellenőrzés) speciálisan az automatizált és rendkívül produktív gyártáshoz fejlesztettük ki. Így Ön mindig teljes körű dokumentációban és visszakövethetőségben bízhat.
A TruDisk lézerünk dizájnja lézerenként több lézerkimenettel a lézer optimális kihasználtságát teszi lehetővé az időmegosztásban és redundáns üzemmódban. Ezenkívül Ön a lézerteljesítmény-szabályozásunkkal a munkadarabon mindig állandó lézerteljesítményből profitál.
Az Ön alkalmazás tanácsadójának és az új gyártási lehetőségek biztosítójának tekintjük magunkat. Közben Ön a megalapozott ágazati tudásunkból és a lézer-úttörőként szerzett több évtizedes tapasztalatunkból profitál.
Profitáljon a szakértőink tanácsadásából és a világszerte működő szervizhálózatunkból. Attól függetlenül hogy Önnek szervizre vagy alkalmazásfejlesztésre van szüksége – ott segítünk, ahol Ön van. A TRUMPF szerviz szakértői és az algoritmusai például Condition Monitoring esetén ellenőrzik az Ön lézereit a várható karbantartás szempontjából speciálisan az érzékeny és nagy gyártósorokhoz.
A TRUMPF Laser Application Center Ditzingenben

Sok eset, egy kifizetődő látogatás
Több mint 4 000 m²-rel a TRUMPF lézeralkalmazás központ Ditzingenben világszerte az egyik legnagyobb lézeralkalmazás központ. Az alkalmazásmérnökeink és az ágazatszakértőink segítenek Önnek az alkalmazás fejlesztésében és optimalizálásában az Ön konkrét alkatrésze alapján – a sokrétű lézermegmunkáló rendszereink átfogó portfóliójával.